1、第8章 通信干扰原理第8章 通信干扰原理8.1概述概述8.2 瞄准式干扰方式瞄准式干扰方式8.3 拦阻式干扰方式拦阻式干扰方式8.4 对模拟通信信号的干扰技术对模拟通信信号的干扰技术8.5 对数字通信信号的干扰技术对数字通信信号的干扰技术思考题思考题第8章 通信干扰原理8.1 概概 述述通信干扰是以破坏或扰乱敌方通信系统的信息传输过程为目的而采取的电子攻击行动 的总称。通信干扰系统通过发射与敌方通信信号相关联的某种特定形式的电磁信号,破坏 或者扰乱敌方无线电通信过程,导致敌方的信息网络体系中“神经”和“血管”(如指挥通信、协同通信、情报通信、勤务通信等)的信息传输能力被削弱甚至瘫痪。第8章 通
2、信干扰原理通信干扰技术是通信对抗技术的一个重要方面,也是通信对抗领域中最积极、最主动 和最富有进攻性的一个方面。在信息时代的今天,由于军事信息在现代战争中的作用越来 越大,所以,以破坏和攻击敌方信息传输为目的的通信干扰的作用和地位日益重要。第8章 通信干扰原理8.1.1 通信干扰的基本概念通信干扰的基本概念 1.干扰目标干扰目标 通信干扰的对象是通信接收系统,目的是削弱和破坏通信接收系统对信号的感知、截 获及其信息的传输和交换能力,它并不削弱和破坏发射信号的设备。到目前为止,人们还没有研究出一种办法能用电子技术阻止无线电波从发射机传送到 接收机。第8章 通信干扰原理2.有效干扰有效干扰 1)有
3、效干扰 为了实现干扰,唯一可行的办法就是在通信信号到达通信接收机的同时把干扰信号也 送至通信接收机。干扰信号与通信信号经通信接收机线性部分变换、叠加之后进入解调器。解调器从通信信号中还原出被传送的信息,而干扰信号经解调之后形成的只能是干扰。第8章 通信干扰原理通信干扰的有效性的表现形式有以下四种:(1)通信压制。(2)通信破坏。(3)通信阻滞。(4)通信欺骗。第8章 通信干扰原理2)干扰有效的基本条件(1)干扰信号与通信信号在时间、频率及空间上对准。干扰信号只有在通信接收机接 收通信信号的同时被接收到时,才可能对通信信号形成干扰,所以,干扰有效的基本条件 是干扰信号必须与通信信号在时间、频率及
4、空间上对准。(2)通信接收机的输入端能够有足够的干扰输入功率。干扰与通信信号一起进入目标 接收机,在通信接收机的输出端起作用的干扰信号功率(即干扰功率)对于干扰是否奏效将 起着决定性作用。因此,足够的干扰输出功率是保证干扰有效的基本条件。第8章 通信干扰原理8.1.2 干扰信号特性干扰信号特性 当不同的干扰信号对不同的通信信号进行干扰时,在敌方不同的通信接收系统中输出的干扰能量不同;对于特定干扰信号而言,与对不同的通信信号进行干扰时,在敌方不同 的通信接收系统中输出的干扰能量也不同。所以,合理设计干扰信号,降低通信接收机对 干扰信号的抑制,尽可能保证干扰信号能够在通信接收机的终端输出功率,是提
5、高干扰效 率、达到最佳干扰效果的重要手段。第8章 通信干扰原理1.干扰信号的频域特性干扰信号的频域特性 1)干扰信号应具有丰富的频率分量 当干扰落入接收机通带内时,接收机的输出不仅有信号,而且还有该干扰各种形式的 输出。一方面,接收机会将落入接收机通带内的干扰视为信号解调输出,这部分干扰输出 分量称为直通干扰;另一方面,接收端有很多非线性器件,当干扰与信号同时作用于接收 机输入端时,除直通干扰外,干扰的各频率分量与信号的各频率分量由于非线性组合形成 很多的组合频率分量,当这些组合频率分量满足一定条件时,就会对输出信号形成干扰。第8章 通信干扰原理显然,干扰的频率分量越丰富,不仅直通干扰分量增加
6、,而且组合频率分量干扰也增多,输 出干扰的频率关系也越复杂,干扰给信号带来的畸变也就越大。所以,为了提高干扰的效 果,希望落入接收机通带内的干扰频谱分量应尽可能多一些,要求用于干扰的信号一般应 具有较丰富的频率分量。第8章 通信干扰原理2)干扰信号与目标信号的频谱重合度应尽可能高 频谱重合度是指干扰在频域上与目标信号频谱的重合程度。从干扰功率利用率的角度 考虑,干扰信号的频谱分量也不是越多越好,通常,干扰的频谱分量越多,干扰信号带宽越 宽,而接收机的接收通道总是尽可能地抑制信号带宽以外的干扰,如果干扰信号的频谱宽 度超过被干扰目标接收机的通带宽度,则势必会有一部分干扰分量被接收通道所抑制,造
7、成干扰能量的浪费,使得干扰不能充分地发挥其全部作用,降低了干扰功率利用率。第8章 通信干扰原理由此可见,干扰信号的频谱宽度接近但不超过被干扰目标接收机的通带宽度时有可能 获得最好的干扰效果。通常,接收机通带宽度是依据信号带宽来确定的,因此干扰信号的 频谱宽度以与目标信号的频谱宽度一致为好,同时再考虑到应采用同频干扰,故一般易使 干扰奏效的干扰频谱是与目标信号频谱相重合的干扰频谱。在这种情况下,被干扰方欲把 干扰和信号从频域分开也是无能为力的。第8章 通信干扰原理2.干扰信号的时域特性干扰信号的时域特性 信号不仅具有频域特征,还具有时域特征,由于不同时域特性的干扰信号可能具有相 似的频谱特征,而
8、频谱特征相同的干扰信号,又由于时域特性的不同可能会对接收机产生 完全不同的作用结果。例如,窄带调频信号和振幅调制信号,它们具有相同的幅度频谱,都 由一个载频和两个边带组成,而其时域特性完全不同,前一个是振荡频率变化的等幅波,后一个是振幅变化的单频正弦波。当采用振幅检波时,前者输出的是直流电压,而后者输 出的是交变电压。第8章 通信干扰原理再如,两个脉宽相同但脉冲出现频度不同的随机杂乱脉冲序列,它们具 有相同的频谱结构,但由于时域特性的不同,作用于接收机后其表现各不相同。频度低的 输出为单个脉冲,很难对信号形成干扰。而频度高的由于接收机响应的延时效应,其输出 很可能连成一片而对信号构成干扰。由此
9、可见,为了全面描述干扰信号的特性,除了频域 特性之外,还必须了解干扰信号的时域特性。那么,干扰信号应具有什么样的时域特性呢?第8章 通信干扰原理一方面,用于干扰的信号应该具有随机、不规则的特点。从理论上讲,任何规则的干扰 都有可能被理想接收机所排除,对于那些随时间变化的特性是已知的干扰信号也是如此。例如,对于已知频率、振幅和相位的正弦波干扰,只要同时送入接收机一个与其频率、振幅 相同,相位相反的正弦波,就可以消除它对信号接收的影响。当然,只有干扰随时间是随机 变化的,才有可能使干扰不被接收机所抑制。因此,干扰信号的时域特性应该是不规则的 且不可预知的,即是随机的。第8章 通信干扰原理由于噪声具
10、有很强的随机性,而且有试验证明,噪声对语音的 掩蔽效应要比纯音对语音的掩蔽效应好,因此,随机噪声常常用来作为干扰信号,可以采 用受随机噪声调制的模拟通信干扰样式,而数字通信干扰样式通常选择受随机数字基带信 号调制的随机键控干扰样式。另一方面,峰值因数是联系信号最大值和均方根值的参数。一个信号的峰值因数 定义为该信号电压的最大值(峰值)Um 与它的均方根值U 之比,即第8章 通信干扰原理由此可见,峰值因数反映信号时域波形上下起伏的程度,通常把3的干扰叫做脉冲干扰。当干扰和信号的峰值因数相差不大时,说明它们的起伏程度接近,这时利用时域的波 形特征是很难区分干扰和信号的。因此,一般要求干扰信号的峰值
11、因数应与被干扰目标信 号的峰值因数相接近。第8章 通信干扰原理3.干扰信号的能量特性干扰信号的能量特性 接收机输出端干扰能量的大小对于干扰是否奏效起决定性作用,足够的干扰输出能量 需要足够的干扰输入能量。因此,就必须要求进入目标接收机的干扰信号应达到足够的能 量时,干扰才可能有效。在有些情况下,当落入被干扰目标接收机中干扰信号的功率足够 大时,即使干扰信号的频率域、时间域特性不满足要求,干扰也可能奏效。第8章 通信干扰原理1)干信比 为了定量描述干扰有效时对干扰功率的需求,这里我们引入一个被称为压制系数的物 理量,用来定量地描述当干扰功率与信号功率的相对值达到多大值时,干扰就可以有效地 压制目
12、标信号的通信。压制系数定义为保证干扰有效压制信号时,接收机输入端所需要的 最小干扰功率与信号功率之比,即式中,Ps 为接收机输入端的信号平均功率;Pjmin为保证干扰有效时接收机输入端所需要的 最小干扰平均功率。第8章 通信干扰原理压制系数不是一个恒定不变的数值,一方面它与被干扰目标接收机的战术、技术要求 密切相关,从技术要求的角度看,对于不同的通信体制和接收解调方式,所需要的压制系 数不同,不同的纠错能力、不同的抗干扰措施,所需要的压制系数也不同;另一方面,它与 干扰方有关,不同的干扰样式、干扰参数,所需要的压制系数也不同。峰值功率和平均功率是信号功率的两种表示方法。峰值功率是信号的最大瞬时
13、功率,它受限于发射机的放大器,当放大器一定时,峰值功率就确定了。平均功率是信号瞬时功 率的统计平均值,当时间较长时,可由时间平均来代替。第8章 通信干扰原理若信号功率和干扰功率均按峰值功率计算,得到峰值压制系数为式中,Psm 为接收机输入端的信号峰值功率;(Pjm)min为保证干扰奏效时的接收机输入端所 需要的最小干扰峰值功率。第8章 通信干扰原理峰值功率与平均功率之间的关系可以用峰值因数 联系起来。按平均功率计算的压制 系数ky 与按峰值功率计算的峰值压制系数kym 的关系可表示为式中,j、s 分别为干扰、信号的峰值因数;j、s 分别为干扰、信号的峰平(功率)比。第8章 通信干扰原理2)峰平
14、(功率)比 信号的峰值功率与其平均功率之比为信号的峰平(功率)比,即 PAPR(Peak-to-Average PowerRatio),也称为信号的波峰系数或波峰因子,用 来表示,即式中,Pm 为峰值功率;P 为平均功率。第8章 通信干扰原理例如,电压幅度为A 的单频正弦波s(t)=Acos(t+),其峰值功率为A2,平均功率 为A2/2,是峰值功率的二分之一,因此正弦波信号的峰平比等于2;两个等幅单频正弦波 之和的峰值功率为(2A)2,平均功率为A2,因此,峰平比等于4;理论上,N 个等幅单频正 弦波之和的合成信号的峰平比等于2N,波峰系数很大。单音调制的常规 AM 信号,在 100%满调制
15、时,峰值因数等于2.3,峰值功率是平均功率的5.3倍,峰平比等于5.3;而等 幅的 FM 信号的峰值功率仅是平均功率的2倍,峰平比等于2。第8章 通信干扰原理由于信号的峰值功率受限于发射机放大器,对给定的干扰发射机或通信发射机而言,信号的峰值功率一定,发射机的平均功率就取决于信号峰值因数的大小,峰值因数越小,峰平比越低,则其平均功率越大。在实际应用中,当发射设备一定时,峰值功率就确定了。因此,在相同的条件下,应该尽可能地选择峰值因数小的干扰信号(如噪声调频干扰),以 获取较大的干扰平均功率,从而提高干扰功率的利用率。此外,可以采用一些技术降低干 扰信号的峰平比。目前,降低PAPR的方法主要有检
16、波法、相位优化法、峰值相消法、编码 方法和压缩扩展方法等。第8章 通信干扰原理4.干扰信号的调制特性干扰信号的调制特性 针对同一个目标信号,采用不同调制特性的干扰信号,即不同的干扰样式,达到有效 干扰所需要的输入干扰功率不同。因此,为了提高干扰的效率,应针对不同的信号形式及接收方式,要相应地选择不同的干扰样式。干扰样式是指通信干扰调制信号(即干扰基带信号)的种类以及对干扰载频的调制方 式。干扰样式是由干扰基带信号及干扰调制方式共同决定的,改变干扰调制信号或干扰调 制方式,可以组合出很多种干扰样式。因此,干扰样式的选择包括干扰基带信号种类的选 择和干扰调制方式的选择两个方面。第8章 通信干扰原理
17、干扰发射方在发射干扰之前,总是希望选用最佳的干扰样式,那么什么是最佳干扰样 式?如何选取呢?1)最佳干扰样式 最佳干扰样式是针对某种通信的某种接收方式能产生最佳干扰效果的干扰样式。对于 同一个目标,采用不同的干扰样式所得到的干扰效果通常是不同的,甚至会相差很大,最 直接的方法就是以干扰产生的实际效果来评定干扰样式的好坏,也就是说,最佳干扰样式 就是“干扰效果最好的干扰”。依据通信干扰效果分析模型,可以针对各种通信信号及其相 应的接收方式进行干扰效果分析,评定干扰样式的好坏,从而为选择在一定条件下能达到 最好干扰效果的干扰样式提供理论依据。第8章 通信干扰原理借助压制系数的概念,最佳干扰样式也可
18、以理解为能达到有效干扰时干扰方付出的干 扰代价最小的干扰样式,通常干扰代价可以用干扰功率或能量的大小来描述。因此,在已 知信号形式和给定接收方式的情况下,压制系数最小的干扰样式,就称之为对该信号和给 定的这种接收方式的最佳干扰样式。第8章 通信干扰原理2)“绝对”最佳干扰样式 在实际中,目标信号的信号形式可通过截获目标信号获得,但其接收方式较难确定,因为信号的接收方式不是唯一的。对于某种信号的某一种接收方式的最佳干扰,可能由于 受扰方采用针对这种干扰样式而设计的另外一种接收方式,从而使得这种干扰样式的干扰 无法奏效。对于任何最佳干扰而言,都不能排除受扰方可能采用针对这种干扰的抗干扰接 收,而使
19、得实际上的干扰并不是最佳干扰。由此引出绝对最佳干扰样式的概念。对于已知 的某种信号形式的所有可能的接收方式,都有比较小的压制系数的干扰,就称为是对这种 已知信号的绝对最佳干扰。第8章 通信干扰原理8.1.3 通信干扰系统的组成和工作流程通信干扰系统的组成和工作流程 1.通信干扰系统的组成通信干扰系统的组成 通信干扰系统由通信侦察引导设备(包含接收天线)、干扰控制和管理设备、干扰信号 产生设备、功率放大器、干扰发射天线等组成,其原理框图如图8-1-1所示。第8章 通信干扰原理图8-1-1 通信干扰系统的原理框图第8章 通信干扰原理1)通信侦察引导设备 通信侦察引导设备主要用于对目标信号进行侦察截
20、获,分析其信号参数,为干扰产生 设备提供被干扰对象的信号参数、干扰样式和干扰参数,必要时还将进行方位引导和干扰 功率管理支持。通信侦察引导设备在干扰过程中的另外一个作用是对被干扰的目标信号进 行监视,检测其信号参数和工作状态的变化,即时调整干扰策略和参数。通信侦察引导设 备通常有独立的接收天线,也可以与干扰发射天线共用。第8章 通信干扰原理2)干扰信号产生设备 干扰信号产生设备根据干扰引导参数产生干扰激励信号,形成有效的干扰样式。各种干扰 样式和干扰方式的形成都基于干扰信号产生设备,它能够产生多种形式的干扰样式。干扰产生 设备形成的信号称为干扰激励信号,它可以在基带(中频)产生干扰波形,然后经
21、过适当的变换(如变频、放大、倍频等),形成射频干扰激励信号,也可以直接在射频产生干扰激励信号。干扰 激励信号的电平通常为0dBm左右,它送给功率放大器,形成具有一定功率的干扰信号。第8章 通信干扰原理3)干扰管理和控制设备 干扰管理和控制设备是侦察引导和干扰产生之间的桥梁。它管理和控制整个干扰系统 的工作,并且根据侦察引导设备提供的被干扰目标的参数,进行分析并形成干扰决策,对 干扰资源进行优化和配置,选择最佳干扰样式和干扰方式、控制干扰功率和方向,以最大 限度地发挥干扰机的性能。第8章 通信干扰原理4)功率放大器 功率放大器是干扰系统中的大功率设备,它的作用是把小功率的干扰激励信号放大到 足够
22、的功率电平。功率放大器输出功率一般为几百至数千瓦,在短波可以到达数十千瓦。干扰设备输出的干扰功率与干扰距离成正比,干扰距离越远,需要的干扰功率越大。受大 功率器件性能的限制,在宽频段干扰时,功率放大器是分频段实现的,如将干扰频段划分 为30MHz100MHz、100MHz500MHz、500MHz1000MHz等。第8章 通信干扰原理5)干扰发射天线 干扰发射天线是干扰设备的能量转换器,它把功率放大器输出的电信号转换为电磁波 能量,并且向指定空域辐射。对干扰发射天线的基本要求是具有宽的工作频段、大的功率 容量、小的驻波比、高的辐射效率和高的天线增益、提高天线增益和辐射效率、降低驻波比 可以提高
23、发射天线的能量转换效率,使实际辐射功率增加,增强干扰效果。第8章 通信干扰原理2.通信干扰系统的工作流程通信干扰系统的工作流程 1)侦察截获 为了实现对通信信号的有效干扰,必须满足干扰的重合条件。重合条件是指干扰信号 与被干扰的通信信号在频域、时域、空域重合,如果其中某个域不重合,将难以发挥其效 能。重合是指两者的频率对准、时间一致和方向一致。因此,干扰机一般需要通信侦察设备 引导,这是其工作的第一阶段,即引导阶段。此时侦察引导设备需要获取通信信号的技术 参数,包括目标信号的频率、调制样式、持续时间、到达方向等特征参数。第8章 通信干扰原理2)干扰管理和控制 干扰机工作的第二阶段是干扰阶段。干
24、扰阶段开始之前,干扰管理和控制设备根据引导设备提供的引导参数,形成干扰决策,然后按照既定的干扰方式启动干扰。此时干扰设 备发射在频率、时间、方位上满足重合条件的干扰信号,开始实施干扰。第8章 通信干扰原理3)监视 干扰机工作的第三阶段是监视阶段。在实施了一定时间的干扰后,暂时停止干扰,对被干扰 信号进行检测;判断其状态。如果该信号已经消失,则下一阶段将停止干扰;如果该信号转移到 其他信道,则下阶段将调整干扰频率;如果该信号存在且参数没有变化,就继续干扰。在整个干 扰机工作过程中,这三个阶段反复重复。下面进一步说明干扰机的工作流程,如图8-1-2 所示。第8章 通信干扰原理图8-1-2 干扰机的
25、工作流程第8章 通信干扰原理8.1.4 通信干扰的分类通信干扰的分类 通信干扰按不同方法可以有多种分类,经常用到的分类方法主要有以下几种:1.按作用性质分类按作用性质分类 通信干扰按作用性质划分,可分为欺骗性干扰和压制性干扰。欺骗性干扰又称为迷惑 性干扰,它是模拟敌方的通信信号来欺骗敌方,使其做出错误的判断和决策。第8章 通信干扰原理在实施欺骗 干扰时,常常模仿敌人的一个外站,进入敌方的通信网络,根据推测发送坏的信息或错误 的命令,可以模仿敌方更高一级指挥员的声音对敌军下达命令,还可以在敌通信链路上发 送混乱的信息和声音,使敌无线电台操作人员的工作效率降低,例如,女人的声音、单音背 诵声、流行
26、音乐和灾难报告等。一般来说,欺骗干扰较难获得成功,它要求干扰信号与敌通 信信号要极其相似,需要充分掌握敌方通信电台的技术和战术特点、通联特征等资料。第8章 通信干扰原理由此可见,欺骗性干扰的有效性主要取决于战术上的运用。对于采用密码技术的通信系统,实现欺骗干扰比较困难。从技术的角度看欺骗性干扰与通信本身没有太大的区别。欺骗干扰战术上的运用可参考其他有关方面的资料,本书将着重讨论压制性干扰的技术 问题。压制性通信干扰就是人为地发射干扰电磁波。使敌方的通信接收设备难于或完全不能 正常接收通信信息。它是以强的干扰遮盖通信信号,致使通信接收机降低或丧失正常接收 信号的能力。有效的压制性干扰将使敌方接收
27、机接收到的信号模糊不清或完全被掩盖,它 是一种强有力的人为积极干扰,是通信干扰研究的主要对象。第8章 通信干扰原理2.按同时干扰信道数分类按同时干扰信道数分类 通信干扰按同时干扰信道的数目划分,可分为拦阻式干扰和瞄准式干扰。其分述如下:(1)拦阻式干扰又称阻塞式干扰,是同时对某个频段内多个或全部信道的干扰,干扰 的作用带宽等于目标信号的工作频率范围,或者覆盖目标信号的部分工作频率范围。由于 干扰功率扩展在其覆盖的所有信道中,这种干扰技术通常要求干扰机具有大的输出功率或 近的干扰距离,以保证在每个信道中的干扰功率足以压制通信信号。第8章 通信干扰原理(2)我们知道通信干扰应采用同频干扰,只有将干
28、扰的频率重合到信号的频率上才能 形成同频干扰。瞄准式干扰正是这样一种干扰技术,它是针对一个无线电信道的同频干扰。与拦阻式干扰相比,瞄准式干扰的功率利用率更高,但干扰方需要掌握目标信号的中心频 率及带宽的信息,使干扰信号的中心频率及频谱宽度与目标信号的中心频率及带宽相重合 才能达到有效的干扰。第8章 通信干扰原理3.按干扰平台分类按干扰平台分类 通信干扰按干扰机所在的平台分类划分,可分为便携式、车载式、机载式、舰载式、人 工摆放式、投掷式等干扰机。人工摆放式干扰机或者一次性使用干扰机,被秘密地放置在靠近目标的地方或者摆放 在阵地前沿,在关键时刻遥控触发其干扰敌人的通信。其触发工作方式有有线方式、
29、无线 方式和定时器触发方式几种。由于这时干扰机非常靠近目标,所以可大大提高干扰效率。但是这种干扰机的天线高度一般都很低,所以又抵消了一部分好处。第8章 通信干扰原理投掷式干扰机是一种一次性使用的干扰机。这种干扰机简单而坚固,一般用火炮投掷 到敌方地域内。它们是定时工作的,其寿命很短,一旦其电源用完,应能自毁。此外,通信 干扰还有许多其他的分类方法。按电波传播方式划分,可分为地波干扰、天波干扰和空间 波干扰;按干扰机的工作频段划分,可分为长波干扰、中波干扰、短波干扰、超短波干扰和 微波干扰,按干扰作用时间划分,可分为连续式干扰和间断式干扰;按设备使用划分,可分 为干扰附加器、专用干扰机、摆放式干
30、扰机、一次性使用干扰机等。除此之外,通信干扰还 可以按干扰强度、干扰信号形式、调制方式、作用距离等进行分类。第8章 通信干扰原理8.1.5 通信干扰系统的主要技术指标通信干扰系统的主要技术指标 1.工作频率范围工作频率范围 工作频率范围是指干扰设备在规定的工作条件下,与工作频率有关的技术参数均符合指标要求的载频覆盖范围。显然,对于干扰机来说,被干扰的目标信号频率一定要在干扰 机的工作频率范围内,在工作频率范围内,干扰设备能正常发射干扰信号。第8章 通信干扰原理2.输出功率及输出功率平坦度输出功率及输出功率平坦度 输出功率是指干扰机在规定的工作条件下,输出到干扰天线上的射频功率。通常一部 干扰机
31、有多个输出功率挡。输出功率平坦度是指干扰机在规定的工作频率范围内输出功率 随频率起伏的程度,通常用工作频率范围内输出功率的最大幅度分贝值和最小幅度分贝值 之差来表示。3.干扰工作方式干扰工作方式 干扰工作方式是指干扰机实施干扰的工作方式,如瞄准式干扰和拦阻式干扰等。第8章 通信干扰原理4.干扰样式干扰样式 干扰样式通常是指干扰机所发射的干扰调制信号的种类,包括干扰调制信号的种类及 其对干扰载频的调制方式。因此,干扰信号样式由基带干扰源的种类和调制方式共同决定。一般要求干扰机能够提供的干扰样式多一些,并且干扰信号的参数可以调整,以便实施干 扰时灵活地选用各种不同的干扰信号,达到理想的干扰效果。第
32、8章 通信干扰原理5.谐波抑制与杂散抑制谐波抑制与杂散抑制 谐波抑制是指干扰机对所发射干扰信号带宽以外的无用谐波输出频率分量的抑制能 力,通常用基波电平分贝值与谐波电平的分贝值之差来表示。杂散抑制是指干扰机对所发 射干扰信号带宽以外的杂散输出频率分量的抑制能力,通常用基波电平分贝值与最大杂散 电平的分贝值之差来表示。干扰机发射的无用谐波与杂散频率不仅浪费有效发射功率,还可能对非目标信道造成 干扰。因此,通常希望干扰机发射的无用谐波与杂散频率越小越好。第8章 通信干扰原理6.射频干扰带宽射频干扰带宽 射频干扰带宽是指干扰机输出射频干扰信号的有效频带宽度。射频干扰带宽是由基带 干扰信号的带宽和干扰
33、信号的调制方式共同决定,是可以调整的;射频干扰带宽的选用与 干扰机采用的干扰工作方式密切相关,例如,对于瞄准式干扰方式,射频干扰带宽通常与 被干扰目标信道带宽相匹配,但对于拦阻式干扰方式,射频干扰带宽就等于拦阻带宽,通 常远大于拦阻带宽内任一目标信道的带宽。第8章 通信干扰原理一般来说,瞄准式干扰信号的带宽会小于拦阻式干扰信号的带宽,但也可能有例外,如对于信号带宽很宽的直扩信号(DS信号)的瞄准式干扰的频谱宽度,其可能会大于对多 个常规信号的拦阻式干扰的频谱宽度。第8章 通信干扰原理7.频率稳定度频率稳定度 频率稳定度是指干扰机输出射频干扰信号频率的稳定程度,一般指相对频率稳定度。其衡量方法与
34、侦察接收设备频率稳定度指标一致,干扰信号频率在规定时间内最大变化量 的二分之一与干扰信号频率之比。现代干扰设备采用高稳定度的频率合成器作为本振频率 源,频率稳定度通常在10-810-6数量级。8.干扰控制方式干扰控制方式 干扰控制方式包括干扰的启动方式和停止方式。例如,人工、遥控、定时、触发等。第8章 通信干扰原理9.连续工作时间连续工作时间 连续工作时间是指干扰机一次启动后能够保证连续正常工作的最短时间。10.干扰天线性能干扰天线性能 干扰天线性能包括天线数量、天线型式、输入阻抗、驻波系数、天线增益等。除了以上这些主要技术指标外,不同的干扰设备还有一些特殊指标,例如,在瞄准式 干扰设备中,有
35、频率瞄准误差、干扰反应时间、收发控制方式、间断观察时间等;在扫频搜 索式干扰中,有搜索方式及保护信道、优先等级的预置等。第8章 通信干扰原理8.2 瞄准式干扰方式瞄准式干扰方式8.2.1 瞄准式干扰的基本概念瞄准式干扰的基本概念 1.瞄准式干扰的定义及特点瞄准式干扰的定义及特点 瞄准式干扰是指瞄准敌方通信系统、通信设备的通信信号频谱(或信道频率)所实施的 一种窄带通信干扰。自通信对抗出现以来,瞄准式干扰一直是对抗方采取的主要干扰方式,具有多方面的优点,最突出的优点有:第8章 通信干扰原理(1)瞄准式干扰的频谱集中作用于所瞄准的信道上,针对性强,干扰功率利用率高,容 易达到预期的干扰目的。(2)
36、由于瞄准式干扰的目标是特定的通信信道,因此,可以通过选择不同的干扰样式对被 干扰目标电台实施最佳干扰。我们知道,通信信号的种类、接收方式是多种多样的,干扰方可以 通过侦察获取被干扰目标通信信道的信号种类、接收方式以及其他情报,从而针对被干扰目标 信号选择相应的干扰样式进行干扰,这时,目标接收机很难抑制这种干扰,干扰容易奏效。第8章 通信干扰原理(3)由于瞄准式干扰只作用于被干扰目标电台特定的通信信道,因此不会影响到其他 信道的通信。瞄准式干扰具有针对性强、频谱集中等优点,但它也有一些缺点:(1)瞄准式干扰机需要引导接收机进行干扰引导,有时还需要ESM 的帮助以选择合适 的干扰样式。(2)瞄准式
37、干扰需要实施频率瞄准,操作人员必须实时调整干扰机的参数,以保证干 扰信号与被干扰目标信号的频谱(或频率)重合,并且为了保证干扰的时效性,要求干扰机 具有快速调谐能力,这就增加了干扰设备的复杂性。第8章 通信干扰原理(3)在一段时间内,瞄准式干扰只能应用于干扰一个或少量通信信道的场合,这就局 限了干扰机的使用范围,从而造成干扰资源的浪费。第8章 通信干扰原理2.对频率瞄准的要求对频率瞄准的要求 在采用瞄准式干扰时,干扰与信号频率瞄准的实施过程和瞄准程度直接影响到干扰的效果。通常,对频率瞄准的要求应从以下几个方面考虑。1)尽可能减小频率瞄准误差,以提高频率重合度 在一般情况下,频率重合度越高,干扰
38、中心频率与信号中心频率越接近,干扰频谱与 信号频谱的重合程度越高,落入接收机带宽内的干扰功率越多,干扰功率利用率越高。干 扰试验表明:第8章 通信干扰原理(1)当被干扰目标信号一定时,干扰频率重合度越高,通信的差错率越高,即干扰效果 越好,但是当频率重合度达到一定数值时,继续减小频率重合度对干扰效果的影响不大,而且需要更多的瞄准时间,这时的频率重合度可作为一个最佳干扰参数。(2)针对不同的被干扰目标信号,对频率重合度的要求不同,即频率重合度的最佳干 扰参数不同,通常,目标信号的带宽越窄,对频率重合度的要求就越高。第8章 通信干扰原理2)尽可能减小完成频率瞄准的时间 从干扰的时效性要求来看,频率
39、瞄准时间应该越快越好,以保证在相同的通信持续时 间内留下更多的有效干扰时间。频率瞄准误差和频率瞄准时间这两个要求是相互矛盾的。对频率重合度的要求越高,用于频率瞄准的时间就越多,干扰的时效性越差。因此,实施瞄准式干扰必须兼顾对频率 重合度和频率瞄准时间的要求。一般来说,干扰的频率重合度能满足最佳干扰参数的要求 即可,从而尽可能地缩短频率瞄准时间,降低干扰设备的复杂程度和成本。第8章 通信干扰原理8.2.2 瞄准式干扰工作原理瞄准式干扰工作原理 1.对瞄准式干扰机的要求对瞄准式干扰机的要求 根据瞄准式干扰的特点,对瞄准式干扰机一般应有如下的要求:(1)具有迅速截获、分选、识别信号的能力,从而在尽可
40、能短的时间内(通常小于信号 持续时间的一半)确定被干扰的目标信号及参数。第8章 通信干扰原理(2)具有快速引导干扰的能力,包括选择对目标信号的最佳干扰样式及参数以尽可能 地提高干扰效率、估算干扰功率保证干扰有效。实施频率瞄准使干扰信号尽可能地对准被 干扰的目标信号。(3)在干扰实施过程中,应能随时监视被干扰目标的变化情况,及时地调整、修正干扰 样式及参数,提高发射干扰的有效性。第8章 通信干扰原理一方面,由于频率源不稳定性等因素的影响,在通信的过程中可能会产生频率偏移。瞄准式干扰应该通过观察被干扰目标信号的频率来发现信号的频率偏移,及时地使干扰频 率对这个信号的频移进行跟踪瞄准,以保证干扰频率
41、始终与信号的频率相重合。另一方面,在干扰实施过程中,干扰方一般是不能确定实施干扰的效果的。但是,如果干扰是有效的,则会迫使通信电台改变工作频率或增大通信发射功率。所以,实施干扰后,干扰是否成功所依 据的明显标志就是目标通信链路改频工作或发射功率增大。如果通过干扰方观察发现了目标频 率的变化,它就得到一个重要的信息:施加的瞄准式干扰可能已经破坏了敌方的正常通信。这 时,干扰机要相应地改变干扰频率,从而保持对目标信号实施瞄准式干扰。第8章 通信干扰原理由此可见,干扰过程中对被干扰目标信号的观察是非常重要的。瞄准式干扰机一旦开 始工作,就必须监视被干扰目标信号的频率,以便在干扰实施过程中维持频率瞄准
42、的状态,获得最佳的干扰效果。第8章 通信干扰原理2.瞄准式干扰机的工作原理瞄准式干扰机的工作原理 瞄准式干扰机一般由收发控制开关、引导接收机、干扰激励器、干扰发射通道、整机控 制和监视单元五大部分组成,其原理框图如图8-2-1所示。第8章 通信干扰原理图8-2-1 瞄准式干扰机的原理框图第8章 通信干扰原理1)收发控制开关 收发控制开关根据控制指令完成引导接收和干扰发射之间的周期转换。当收发控制开 关置于引导接收状态时,引导接收机根据整机控制下达的指令要求接收被干扰目标信号,并获取信号的载频、调制方式、带宽、电平等参数,同时完成对目标信号的监视。收发控制 开关在控制设备的作用下,按照设置的间断
43、占空比等参数周期地接通引导接收天线和干扰 发射天线。第8章 通信干扰原理2)引导接收机 由于瞄准式干扰必须首先确定被干扰目标信号及其参数,因此,除了借助于ESM 的帮 助,瞄准式干扰机本身也要具备搜索截获信号及对信号的分析、处理能力,以便为干扰提 供被干扰目标信号频率、干扰样式及参数、干扰功率,引导接收机就是完成这一任务的。第8章 通信干扰原理3)干扰激励器 当收发控制开关置于干扰发射状态时,干扰激励器根据引导参数,选取最佳的基带干 扰信号和调制方式,产生最佳样式的干扰激励信号。由于瞄准式干扰的针对性很强,因此,瞄准式干扰可以根据被干扰目标信道的信号形式选择对这种信号的最佳或绝对最佳干扰。干扰
44、激励器可以提供多种不同的基带干扰信号 以及多种调制方式,产生多种样式的干扰信号。第8章 通信干扰原理4)干扰发射通道 干扰激励信号送至干扰发射通道,完成干扰载频与目标信号载频重合,并由功率放大 器放大到足够大的功率;最后,由干扰天线发射出去,对目标信号实施瞄准式干扰。干扰激励器形成的干扰激励信号被送至干扰发射通道进行频率搬移和功率放大,经过 滤波得到所需要的频率和带宽,并尽可能地滤除功放输出的无用谐波、杂散输出分量,形 成满足频率、功率指标要求的射频干扰信号。干扰发射通道应具有快速瞄准、跟踪及改频工作的能力,以适应瞄准式干扰机快速反 应的要求。第8章 通信干扰原理5)整机控制和监视单元 整机控
45、制和监视单元完成对整个干扰设备的统一控制和被干扰目标通信状态的显示监 控,包括收发转换的控制、干扰目标及参数的选择与控制、干扰效果的监视与控制以及各 单元之间的协调控制等。总之,干扰的实施应随着被干扰目标信号的变化而及时调整,从而尽可能地提高干扰 效率。第8章 通信干扰原理3.实施瞄准式干扰的基本步骤实施瞄准式干扰的基本步骤(1)根据被干扰目标信号的技术参数,选择合适的干扰方式、干扰样式及参数。(2)根据被干扰目标电台位置,估算干扰所需要的干扰发射功率。(3)由干扰激励器产生满足要求的干扰信号,经干扰发射通道进行频率瞄准、功率放 大等处理后,对准待干扰目标电台方向发射出去。(4)在干扰过程中不
46、断检验干扰效果,因此在干扰系统中必须配备监视检验系统,如 果被干扰信号的频率及信号参数改变,则就由控制系统改变干扰的频率,调整调制参数,使其保持在干扰效果最佳的参数上。第8章 通信干扰原理4.瞄准式干扰机的其他技术指标瞄准式干扰机的其他技术指标 瞄准式干扰机除了干扰设备的主要技术指标外,还有一些其他技术指标。1)频率瞄准误差 频率瞄准误差是指在实施瞄准式干扰时,干扰信号载频与被干扰目标信号载频之间的 差值,也称为频率重合度。对干扰与信号的频率重合度的要求,总是希望越高越好,但频率 瞄准误差越小,用于频率瞄准的时间也越多,干扰的时效性变差。通常,要求干扰的频率瞄 准误差能满足最佳干扰参数的要求即
47、可。第8章 通信干扰原理2)瞄准式干扰方式 瞄准式干扰方式是指瞄准式干扰机实施干扰的方式,如干扰频率预先设定的点频式干 扰,或者随着引导接收机边搜索边干扰的扫频搜索式干扰和跟踪瞄准式干扰等。在实际中,通常每部干扰机都具有多种干扰方式供选择使用。第8章 通信干扰原理3)干扰反应时间 干扰反应时间是指从瞄准式干扰中的引导接收机截获到目标信号开始到干扰机发射出干扰所需要的时间。显然,干扰反应时间越短,干扰机的时效性越好。影响干扰反应时间大 小的因素有很多,主要的影响因素有引导接收机的信号处理时间、干扰机的频率瞄准时 间等。第8章 通信干扰原理4)收发控制方式和间断占空比 收发控制方式是指完成收、发转
48、换的工作方式。间断占空比是指间断观察接收时间与 一次收发转换周期的比值。此外,对于不同类型的瞄准式干扰机还有其他指标,如搜索方式、搜索速度、触发电 平、保护信道和优先等级的预置、跟踪反应时间等。第8章 通信干扰原理8.2.3 瞄准式干扰的分类瞄准式干扰的分类 1.从频率瞄准的程度上划分从频率瞄准的程度上划分 根据干扰瞄准被干扰目标信号程度的不同,瞄准式干扰又分为准确瞄准式干扰和半瞄 准式干扰。在理想情况下,瞄准式干扰要求干扰信号的工作频率应瞄准被干扰信道的工作 频率,当干扰信号与被干扰目标信号带宽也相同时,干扰信号的频谱就与被干扰目标信号 频谱完全重合。通常,瞄准式干扰的瞄准程度可以用频率瞄准
49、误差这个指标来衡量,频率 瞄准误差就是指干扰信号的工作频率fj 式与被干扰目标信号的工作频率fs之间的差值,用 fjs=|fj-fs|来表示。显然,瞄准式干扰的干扰效果将主要取决于干扰与被干扰目标 信号的频谱重合程度。第8章 通信干扰原理通常把干扰频谱与被干扰目标信号频谱相重合的成分占干扰频谱85%以上的干扰称为 准确瞄准式干扰,也称为瞄准式干扰,如图8-2-2(a)所示。干扰频谱与被干扰目标信号 频谱相重合的成分小于干扰频谱85%的干扰称为半瞄准式干扰,如图8-2-2(b)所示,显 然,半瞄准式干扰的功率利用率不高,在敌接收机性能较差时有一定干扰效果,通常只在 瞄准程度要求不高或敌方信号持续
50、时间短来不及瞄准等特殊情况下使用。第8章 通信干扰原理图8-2-2 瞄准式干扰和半瞄准式干扰第8章 通信干扰原理2.从干扰频率的设置方式上划分从干扰频率的设置方式上划分 根据干扰频率的设置方式不同,瞄准式干扰可以分为点频式干扰、扫频搜索式干扰和 跟踪瞄准式干扰等。1)点频式干扰 点频式干扰是指针对某一固定信道的目标信号持续进行干扰。它是对单个固定信道的 强有力的干扰形式,通常用来对重点目标实施点频守候干扰。点频式干扰预先设定干扰频 率,简单易行,其缺点是干扰功率利用率比较低,干扰资源浪费,但是为了确保对重点目标 的有效干扰,采用点频式干扰还是必不可少的。第8章 通信干扰原理2)扫频搜索式干扰
